飲用水中氨氮管理
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摘要：對當(dāng)前我國地面水環(huán)境污染狀況進行了歸納，認(rèn)為氨氮污染是我國飲用水處理中普遍面臨的問題。對飲用水中氨氮濃度過高可能產(chǎn)生的水質(zhì)問題進行了探討，認(rèn)為可能造成飲用水中亞硝酸鹽濃度過高。國內(nèi)外飲用水標(biāo)準(zhǔn)的比較表明，歐洲國家對飲用水中氨氮有嚴(yán)格的要求，我國對水源水的氨氮限值有規(guī)定，但飲用水標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定，應(yīng)該逐步推行氨氮標(biāo)準(zhǔn)。目前去除氨氮的最好方法是生物預(yù)處理技術(shù)。
關(guān)鍵詞：飲用水氨氮水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
1飲用水處理中氨氮問題現(xiàn)狀
作為有機生命體的重要組成元素，氮在自然環(huán)境中存在一個循環(huán)過程。由于城市人口集中和城市污水處理相對不力，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用化學(xué)肥料，使地表水體中的氨氮達到了較高的濃度。
根據(jù)90年代中國環(huán)境狀況公報［1～7］的統(tǒng)計，我國地表水環(huán)境污染狀況堪憂，七大水系中僅長江、珠江情況較好，且水質(zhì)有逐年下降的趨勢，氨氮在地表水體超標(biāo)污染物中出現(xiàn)頻率非常高。
上海某水廠從黃浦江下游取水，1995年其原水氨氮變化如圖1所示。從圖中可以看出，該廠原水氨氮污染較嚴(yán)重，很多時間在2mg/l以上，最高可達6～7mg/l，用如此污染狀況的原水生產(chǎn)自來水，需重視氨氮對飲用水水質(zhì)的影響。
2氨氮濃度過高時的問題
水中的氮主要以氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和有機氮幾種形式存在。在特定條件下，如氧化和微生物活動，有機氮可能轉(zhuǎn)化為氨氮。好氧情況下，氨氮又可被硝化細菌氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。
主要
污染物codmn、ss、氨氮ss、酚氨氮、石油、sscodmn、bodcodmn、氨氮、石油、酚codmn、酚、氨氮酚、石油
注ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ分別表示按照我國地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)劃分的ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ和ⅴ類水體。
水中氨氮濃度并非固定不變，而是可在多種氮的存在形式間互相轉(zhuǎn)化。我國地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的說明［8］中指出了水中三氮(氨氮、亞硝酸氮和硝酸氮)出現(xiàn)的水質(zhì)意義，見表2。
由表2可知，根據(jù)原水中三氮出現(xiàn)情況的不同，水質(zhì)呈現(xiàn)不同的污染特征。但只要水中有氨氮出現(xiàn)，則表示水體受到新的污染，水體自凈尚未完成。自來水廠面對這樣的原水，為了保證飲用水安全，應(yīng)該采取相應(yīng)的水處理措施。
表2三種含氮化合物在原水中出現(xiàn)的意義nh+4-nno-2-nno-3-n意義
+--水新近被污染
++-新近被污染，分解正在進行
+++水以前被污染，已開始分解并仍有新污染
-++水中污染物已分解，趨向自凈
+-+舊污染分解已完成，現(xiàn)又有新污染
-+-污染已分解，但未完全自凈或硝酸鹽還原為亞硝酸鹽
--+水中污染物都已分解并達到了凈化
---清潔水
注“+”表示在水中出現(xiàn)；“-”表示在水中不出現(xiàn)。
到目前為止還沒有看到過飲用水中氨氮危害人體健康的報道，但在地表水體中如果存在較高的氨氮，能對水生生物造成毒害，毒害作用主要是由水中非離子氨(nh3)造成的。水中氨氮以銨根(nh+4)和非離子氨(nh3)兩種形式存在，這兩種成分的比例隨水溫和ph值變化，以銨根為主。水中的亞硝酸鹽不穩(wěn)定，易在微生物或氧化劑的作用下轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和氨氮。硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度高的飲用水可能對人體造成兩種健康危害［1～7］，即誘發(fā)正鐵血紅朊癥(尤其是嬰兒)和產(chǎn)生致癌的亞硝胺，這兩種危害都是亞硝酸鹽直接造成的，因而對硝酸鹽的濃度限制較寬。
自來水中含高濃度的氨氮也可能產(chǎn)生亞硝酸鹽的問題，尤其是在我國多層建筑廣泛采用的屋頂水箱中。屋頂水箱容易受到二次污染，也容易造成死水，使自來水在水箱中停留較長時間才被用戶使用。用含氨氮的自來水廠濾后水加氯后進行貯放試驗，結(jié)果見圖2。試驗水樣(濾后水)含氨氮1.38mg/l，加氯后水樣的余氯為2.0mg/l，密閉貯存于5l棕色瓶內(nèi)，放置在室內(nèi)環(huán)境中，檢測時從中取出少量水樣分析余氯、氨氮和亞硝酸鹽氮。試驗期間水溫從25℃逐漸升高至27℃。
2mg/l的余氯經(jīng)2d就被消耗掉90%，同時開始進行硝化反應(yīng)。在開始2d內(nèi)氨氮稍有下降，應(yīng)該是同水中余氯反應(yīng)的結(jié)果。第5～8d，有一個硝化反應(yīng)的高峰期，這段時間內(nèi)氨氮濃度迅速下降，同時亞硝酸鹽氮濃度迅速升高，最高時達到約0.7mg/l。
另外，飲用水中氨氮濃度較高，在消毒時會產(chǎn)生令人厭惡的嗅和味。
3國內(nèi)外飲用水標(biāo)準(zhǔn)對氨氮濃度的規(guī)定
美國、前歐共體和who所制定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)，代表了目前世界的先進水平。由于常規(guī)處理難以去除氨氮，且西方國家近年水源保護較好，原水氨氮濃度不高，目前各國飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對氨氮的規(guī)定不一，見表3。
表3國內(nèi)外飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對氨氮限值mg/l標(biāo)準(zhǔn)
名稱原歐共體(1998)中國(1985)美國(1996)日本(1993)who(1992)法國(1989)荷蘭(1984)德國(1990)韓國(1984)
氨氮
限值0.5---1.50.50.20.50.5
從表3可以看出，在飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對氨氮有規(guī)定的主要是歐洲國家，其他如美國、日本都沒有規(guī)定。
我國現(xiàn)行的飲用水標(biāo)準(zhǔn)(gb5749—85)中對氨氮沒有規(guī)定，而文獻［9］中推薦的一類水司(供水量100×104m3/d以上的自來水公司)88項指標(biāo)中，規(guī)定氨氮(以nh3計)的標(biāo)準(zhǔn)值為0.5mg/l。我國生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［10］將飲用水水源分為ⅰ、ⅱ兩級，其中對原水氨氮的規(guī)定是：ⅰ級、ⅱ級≤0.5mg/l。水質(zhì)指標(biāo)超過ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)限值的水源水，不宜作為生活飲用水的水源。若限于條件需加以利用，應(yīng)采用相應(yīng)的凈化工藝進行處理。綜上所述，我國并不是缺少對飲用水源的氨氮規(guī)范，而是目前自來水廠采用的標(biāo)準(zhǔn)gb5749—85中，沒有氨氮的限值。
去除污染原水中的氨氮，需要較高的經(jīng)濟投入。在我國目前的經(jīng)濟條件下，普遍要求處理水中的氨氮較難實施，但有條件的自來水廠或原水受氨氮污染嚴(yán)重的水廠，應(yīng)該逐漸實施去除水中的氨氮，還要逐步將這一要求推廣開來。
4解決飲用水中氨氮的方法
解決飲用水中氨氮污染的根本方法是控制水源污染，在當(dāng)前的實際情況下，應(yīng)該在水廠中強化、增加處理工藝，去除原水中的氨氮。
目前生物法處理是去除原水氨氮最有效、最經(jīng)濟的方法。生物預(yù)處理技術(shù)是在常規(guī)處理之前進行生物處理，該工藝不僅能去除60%～90%的原水氨氮，而且對水中有機物(codmn、toc等)、濁度、色度和錳等均有一定的去除效果，特別適合原水遭到較嚴(yán)重有機污染的水廠采用。除此之外，生物活性炭深度處理工藝也能去除水中的氨氮，但受工藝條件限制，去除能力有限。
有些水廠常采用折點加氯的方法來去除氨氮，在原水被有機物污染的情況下，折點加氯會產(chǎn)生大量有機氯化物，使飲用水的安全性下降，因而一般不提倡使用折點加氯工藝。
5結(jié)論
目前我國地表水污染情況較嚴(yán)重，飲用水源大多受到氨氮污染。原水中較高的氨氮濃度預(yù)示著水體遭到新的有機污染，飲用水中的氨氮可能導(dǎo)致管網(wǎng)末梢的亞硝酸鹽問題和嗅味問題。目前歐洲多數(shù)國家對飲用水中的氨氮濃度有較嚴(yán)格的規(guī)定。我國對飲用水水源的氨氮濃度也有類似限值，但目前自來水廠采用的飲用水標(biāo)準(zhǔn)gb5749—85對氨氮卻沒有規(guī)定，應(yīng)該逐步推行控制飲用水氨氮濃度的標(biāo)準(zhǔn)。解決飲用水氨氮問題的根本辦法是控制水源污染，但在控制污染不力的情況下，只能加強自來水廠的除污能力，生物法預(yù)處理技術(shù)是目前解決飲用水中氨氮問題最有效、最經(jīng)濟的方法。
參考文獻：
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